SDH光网络实训指导书
电子与信息工程学院
2012.11
第一章SDH 概述
一、SDH 产生的技术背景
我们知道当今社会是信息社会，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，通过通信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。
传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩宽传输频带，就好比一条不断扩展的能容纳大量车流的高速公路。同时用户希望传输网能有世界范围的接口标准，能实现我们这个地球村中的每一个用户随时随地便捷地通信。传统的由PDH 传输体制组建的传输网，由于其复用的方式很明显的不能满足信号大容量传输的要求，另外PDH 体制的地区性规范也使网络互连增加了难度，因此在通信网向大容量、标准化发展的今天，PDH 的传输体制已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。
传统的PDH 传输体制的缺陷体现在以下几个方面：
1、接口方面
只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。现有的PDH 数字信号序列有三种信号速率等级：欧洲系列、北美系列和日本系列。各种信号系列的电接口速率等级、信号的帧结构以及复用方式均不相同，这种局面造成了国际互通的困难，不适应当前随时随地便捷通信的发展趋势。三种信号系列的电接口速率等级如图1.1-1 所示。
图1.1-1 电接口速率等级图
没有世界性标准的光接口规范。为了完成设备对光路上的传输性能进行监控，各厂家各自采用自行开发的线路码型。典型的例子是mBnB 码。其中mB 为信息码，nB 是冗余码，冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由于各厂家在进行线路编码时，为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的设备，给组网、管理及网络互通带来困难。
2、复用方式
现在的PDH 体制中，只有1.5Mbit/s 和2Mbit/s 速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s 速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的，需要通过码速的调整来匹配和容纳时钟的差异。由于PDH 采用异步复用方式，那么就导致当低速信号复用到高速信号时，其在高速信号的帧结构中的位置没规律性和固定性。也就是说在高速信号中不能确认低速信号的位置，而这一点正是能否从高速信号中直接分/插出低速信号的关键所在。正如你在一群人中寻找一个没见过的人时，若这一群人排成整齐的队列，那么你只要知道所要找的人站在这堆人中的第几排和第几列，就可以将他找了出来。若这一群人杂乱无章的站在一起，若要找到你想找的人，就只能一个一个的按照片去寻找了。既然PDH 采用异步复用方式，那么从PDH 的高速信号中就不能直接的分/插出低速信号，例如：不能从140Mbit/s 的信号中直接分/插出2Mbit/s 的信号。这就会引起两个问题：从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。例如从140Mbit/s 的信号中分/插出2Mbit/s低速信号要经过如下过程。如图1.1-2 所示。
图1.1-2 从140Mbit/s 信号分/插出2Mbit/s 信号示意图
从图中看出，在将140Mbit/s 信号分/插出2Mbit/s 信号过程中，使用了大量的“背靠背”设备。通过三级解复用设备从140Mbit/s 的信号中分出2Mbit/s 低速信号；再通过三级复用设备将2Mbit/s的低速信号复用到140Mbit/s 信号中。一个140Mbit/s 信号可复用进64 个2Mbit/s 信号，但是若在此仅仅从140Mbit/s 信号中上下一个2Mbit/s 的信号，也需要全套的三级复用和解复用设备。这样不仅增加了设备的体积、成本、功耗，还增加了设备的复杂性，降低了设备的可靠性。由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程，这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，在大容量传输时，此种缺点是不能容忍的。这也就是为什么PDH 体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。
3、运行维护方面
PDH 信号的帧结构里用于运行维护工作（OAM）的开销字节不多，这也就是为什么在设备进行光路上的线路编码时，要通过增加冗余编码来完成线路性能监控功能。由于PDH 信号运行维护工作的销字节少，因此对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度、传输带宽的控制、告警的分析定位是很不利的。
4、没有统一的网管接口由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。容形成网络的七国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。由于以上这种种缺陷，使PDH 传输体制越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络（SONET）体制。CCITT 于1988 年接受了SONET 概念，并重命名为同步数字体系（SDH），使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。本课程主要讲述SDH 体制在光纤传输网上的应用。
二、SDH 优势
SDH 传输体制是由PDH 传输体制进化而来的，因此它具有PDH 体制所无可比拟的优点，它是不同于PDH 体制的全新的一代传输体制，与PDH 相比在技术体制上进行了根本的变革。
首先，我们先谈一谈SDH 的基本概念。SDH 概念的核心是从统一的国家电信网和国际互通的高度来组建数字通信网，是构成综合业务数字网（ISDN），特别是宽带综合业务数字网（B-ISDN）的重要组成部分。那么怎样理解这个概念呢？因为与传统的PDH 体制不同，按SDH 组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。它采用全球统一的接口以实现设备多厂家环境的兼容，在全程全网范围实现高效的协调一致的管理和操作，实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率。并且由于维护功能的加强大大降低了设备的运行维护费用。
下面我们就SDH 所具有的优势（可以算是SDH 的特点吧），从几个方面进一步说明。注意与PDH体制相对比。
1、接口方面
1>电接口方面
接口的规范化与否是决定不同厂家的设备能否互连的关键。SDH 体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。这就使SDH 设备容易实现多厂家互连，也就是说在同一传输线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。SDH 体制有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级。基本的信号传输结构等级是同步传输模块——STM-1，相应的速率是155Mbit/s。高等级的数字信号系列例如：622Mbit/s（STM-4）、2.5Gbit/s（STM-16）等，是通过将低速率等级的信息模块（例如STM-1）通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4 的倍数，例如：STM-4＝4×STM-1，STM-16＝4×STM-4。
2>光接口方面
线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH 信号的线路编码仅对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。想想看，为什么会这样？扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SDH 设备进行光口互连。扰码的目的是抑制线路码中的长连“0”和长连“1”，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SDH 的线路信号速率与SDH 电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。
2、复用方式
由于低速SDH 信号是以字节间插方式复用进高速SDH 信号的帧结构中的，这样就使低速SDH 信号在高速SDH 信号的帧中的位置是固定的、有规律的，也就是说是可预见的。这样就能从高速SDH信号例如2.5Gbit/s（STM-16）中直接分/插出低速SDH 信号例如155Mbit/s（STM-1），从而简化了信号的复接和分接，使SDH 体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。另外，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH 低速支路信号（例如2Mbit/s）复用进SDH 信号的帧中去（STM-N），这样使低速支路信号在STM-N 帧中的位置也是可预见的，于是可以从STM-N 信号中直接分/插出低速支路信号。注意此处不同于前面所说的从高速SDH 信号中直接分插出低速SDH 信号，此处是指从SDH 信号中直接分/插出低速支路信号，例如2Mbit/s，34Mbit/s与140Mbit/s 等低速信号。于是节省了大量的复接/分接设备（背靠背设备），增加了可靠性，减少了信号损伤、设备成本、功耗、复杂性等，使业务的上、下更加简便。
SDH 的这种复用方式使数字交叉连接（DXC）功能更易于实现，使网络具有了很强的自愈功能，便于用户按需动态组网，实现灵活的业务调配。
3、运行维护方面
SDH 信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强。PDH 的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。以PCM30/32 信号为例，其帧结构中仅有TS0 时隙和TS16 时隙中的比特是用于OAM 功能。SDH 信号丰富的开销占用整个帧所有比特的1/20，大大加强了OAM 功能。这样就使系统的维护费用大大降低，而在通信设备的综合成本中，维护费用占相当大的一部分，于是SDH 系统的综合成本要比PDH 系统的综合成本低，据估算仅为PDH 系统的65.8%。
4、兼容性
SDH 有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH 传输网时，原有的PDH 传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。也就是说可以用SDH 网传送PDH 业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、FDDI 信号等其他体制的信号也可用SDH 网来传输。那么SDH 传输网是怎样实现这种兼容性的呢？SDH 网中用SDH 信号的基本传输模块（STM-1）可以容纳PDH 的三个数字信号系列和其它的各种体制的数字信号系列——ATM、FDDI、DQDB 等，从而体现了SDH 的前向兼容性和后向兼容性，确保了PDH 向SDH 及SDH 向ATM 的顺利过渡。SDH 是怎样容纳各种体制的信号呢？很简单，SDH 把各种体制的低速信号在网络边界处（例如：SDH/PDH 起点）复用进STM-1 信号的帧结构中，在网络边界处（终点）再将它们拆分出来即可，这样就可以在SDH传输网上传输各种体制的数字信号了。
第二章中兴通讯光传输设备介绍
1.3 ZXMP S330 基于SDH 的多业务节点设备
在中兴通讯Unitrans 系列光传输产品中，ZXMP S330 是一个标准型STM-16 综合业务的传送平台，体积小巧、功能强大、性价比高，适用于系统容量较大、多种业务同时存在的场合。ZXMP S330设备采用先进的技术和设计思想，继承中兴通讯在SDH 领域的技术积淀，结合网络业务的多样化和网络结构变化所赋予的技术内涵，可与中兴通讯其他所有传输系统配合使用，提供完善的光传输解决方案。作为完善的解决方案之一，ZXMP S330 适应现在和未来干线/本地/城域网的需要，满足网络发展中不同领域、不同层次的带宽需求，是建设宽带传送网的理想设备。
产品定位及技术亮点
ZXMP S330 是融合SDH、PDH、Ethernet、ATM、RPR 等技术为一体的新一代2.5G/622M MSTP 多业务传送平台。组网和业务调度灵活，网络保护完善，而且支持强大的RPR、ATM 等数据特性，主要应用于网络的汇聚层，及部分重要的接入层。它的特点：
? 强大的业务接入能力，方便灵活提供多种业务
光接入端口提供STM-16/4/1 接口；电接入端口提供STM-1、E3/T3、E1/T1 等TDM 业务接口，提供灵活的业务上下方式；
提供EOS 功能，全面支持EPL、EVPL、EPLAN、EVPLAN 数据业务模型，可以满足用户高带宽数据业务传送需求；
内嵌RPR 的可基于灵活的逻辑子网技术用于RPR 环构建，特有的RPR 跨环特性突破RPR 组网单环限制；
完善的QoS 控制，可以基于IP 优先级、DSCP 优先级、TOS 优先级、COS 优先级、端口优先级等配置业务流；
提供内嵌ATM 功能，支持VP 和VC 交换、CAC 控制、CC、PVC 1＋1 保护等功能。
? 全面而完善的保护能力，提供网络的高可靠性
ZXMP S330 系统对关键单板作1+1 冗余保护，包括时钟板、交叉板。系统对业务接口提供1：N冗余保护，保护类型有E1/T1/E3/T3/FE/STM-1（E）等电支路，单个子架具备同时支持4 组不同电支路的保护能力；
ZXMP S330 采用了双电源分配系统，各功能单板采用分散供电方式，使各单板之间的电源影响降低至零，大大减少了单板在热插拔过程中对系统的影响；
ZXMP S330 能够实现ITU-T 所建议的组网特性，保护方式包括1＋1 复用段保护、二纤双向复用段保护环、四纤双向复用段保护环、双节点互连保护（DNI）、子网连接保护（SNCP）等；
ZXMP S330 设备的保护特性还包括数据业务层的保护：支持以太网共享保护环、RPR 环保护、ATM1+1 保护等。
? 可靠的定时同步处理能力，提高同步网络的性能
ZXMP S330 采用先进的相位锁定电路，可以选择同步于外时钟，线路时钟，及E1/T1 支路时钟；
设备提供E1 接口的支路再定时功能；
设备支持同步优先级倒换和基于SSM 算法的自动倒换，优化了网络的定时同步分配，降低了同步规划的难度，避免了定时环路，保证网络同步处于最佳状态。
? 易于维护升级，降低OPEX
系统操作全部为前向接口，给维护带来方便；
业务接口板与处理板分离，客户可以根据业务需要，现场选择、更换接口板类型；
支持在线2.5G 速率光功率检测，便于快速定位线路问题，提高维护效率；
设备集成度高，减小占地费用；功耗低，降低用电费用。
第三章网管E300 介绍
一、ZXONM E300 的启动和登录
1.1 实验目的
启动ZXONM E300 的服务器端和客户端软件，并成功登录客户端，从而运行ZXONM E300 网
管软件。如果ZXONM E300 已启动服务器，完成客户端的启动和登录。ZXONM E300 客户端默认的登录名为root，密码为空。
1.2 实验步骤
1．启动ZXONM E300 的服务器端。如果服务器端软件已启动，请直接进入步骤2。
在安装服务器端软件的计算机中，单击［开始→程序→ZXONME300→Server］菜单项，启动ZXONM E300 的服务器端软件。
2．启动ZXONM E300 的客户端，在安装客户端软件的计算机中，单击［开始→程序→ZXONM
E300→GUI］菜单项弹出如图4.1-1 所示的登录管理对话框。
图3.1-1 客户端操作窗口
3．在［管理者］列表框中，单击选择需要登录的服务器名称。
4．在［登录名］和［密码］输入框中，输入登录用户名和登录密码（默认登录用户名为：root，登录密码为空）。
5．单击＜登录＞按钮。
1.3 结果验证
1． 如果客户端登录成功，弹出客户端操作窗口，如图2.1-2 所示
2． 如果在登录管理对话框中，连续3 次输入密码错误，操作系统应被锁定。当用户输入正确的操作系统登录名和口令后，系统解锁。系统解锁后，只允许系统管理员级别用户登录网管客户端。
二、ZXONM E300 服务器端的退出
2.1 实验目的
退出ZXONM E300 的服务器端，结束服务器端的运行程序。
2.2 实验步骤
1．在安装服务器端软件的计算机中，右击任务栏上的图标，弹出ZXONM E300 服务器
端的快捷菜单；
2．单击［关闭服务器］菜单项。
2.3 结果验证
如果只退出服务器端，在客户端操作窗口中，将不能执行与服务器有关的命令，比如数据恢复、备份。
三、ZXONM E300 客户端的退出
3.1 实验目的
退出ZXONM E300 的客户端，关闭客户端操作窗口，结束客户端软件的运行。
3.2 实验步骤
在如图2.1-2 所示的ZXONM E300 客户端操作窗口中，支持4 种客户端退出方式。
? 单击［系统→登录管理］菜单项，弹出登录管理对话框，单击＜退出登录＞按钮。
? 单击［系统→退出］菜单项。
? 单击工具栏中的按钮
。
? 单击窗口右上角的按钮
。
3.3 结果验证
退出客户端，关闭客户端操作窗口。
四、登录窗口管理者信息输入功能
4.1 实验目的
在ZXONM E300 登录窗口的管理者列表中，提供新增或删除管理者的功能，可直接输入并保存管理者名称、IP 地址以及端口，从而简化操作，为用户提供方便。
4.2 实验步骤
? 在登录管理对话框中，任选一管理者，右击，在弹出的快捷菜单中选择［插入管理者（在上方）］或［插入管理者（在下方）］，弹出管理者对话框。
? 在管理者对话框中，分别输入［管理者名称］、［IP 地址］、［端口］。
? 单击＜应用＞按钮。
4.3 结果验证
在ZXONM E300 登录窗口的管理者列表中，添加相应管理者信息。
五、客户端操作窗口视图的切换
5.1 实验目的
ZXONM E300 提供4 种客户端操作窗口视图（主视图、数据视图、时钟源视图、WDM SNMS
视图）。通过切换视图，进入相应的视图。
5.2 实验步骤
假设从如图2.1-2 所示的客户端操作窗口主视图进入数据视图，有如下两种方式。
? 单击导航树下侧的［数据视图］标签，进入客户端操作窗口数据视图。
? 不选择任何网元，在拓扑图中右击，在弹出的快捷菜单中选择数据视图菜单项，进入客户端操作窗口数据视图。
5.3 结果验证
视图切换后，正确显示该视图的菜单、工具栏、导航树和拓扑图。在本例中，应进入客户端操作窗口数据视图，如图3
.5-1 所示。
第六章SDH 网元基本配置
一、实验目的
通过本实验，让学生了解ZXONM E300 的基本操作。加深了解ZXMP S320 产品的硬件。
二、实验器材
1、SDH 设备3 套：3 套ZXMP S320；
2、实验用维护终端。
三、实验内容说明
介绍ZXMP S320 网元的公共配置，包括启动和登录ZXONM E300、确认网管版本、创建网元、下载NCP 数据库、选择网关网元、配置单板、配置光纤连接。
本章配置基于如图6.3-1 所示的网络拓扑，各网元之间通过STM-4 光接口互连。